KR102311039B1 - 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치 - Google Patents

가상 환경 기반의 촉각 생성 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치는, 기설정된 방향으로 배치된 복수의 전기 유변 탄성체, 상기 복수의 전기 유변 탄성체에 각각 연결된 전극, 및 상기 복수의 전기 유변 탄성체를 연결시키는 절연용 탄성체를 구비한 액추에이터 모듈, 및 상기 전극을 통해 상기 복수의 전기 유변 탄성체에 전기장을 개별적으로 인가하여 상기 액추에이터 모듈의 기계적 물성을 제어하는 제어 모듈을 포함한다.

Description

가상 환경 기반의 촉각 생성 장치{APPARATUS FOR GENERATING TOUCH SENSATION BASED ON VIRTURAL ENVIRONMENT}
본 발명은 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치에 관한 것이다.
일반적으로 햅틱(haptic)이란 물체를 만질 때, 사람의 핑거팁(손가락 끝 또는 스타일러스펜)으로 느낄 수 있는 촉각적 감각으로서, 피부가 물체 표면에 닿아서 느끼는 촉감 피드백(Tactile feedback)과 관절과 근육의 움직임이 방해될 때 느껴지는 근감각 힘 피드백(Kinesthetic force feedback)을 포괄하는 개념이다.
이러한 햅틱을 이용한 햅틱 인터페이스는 가상의 물체(예를 들어, 윈도우 화면의 버튼 표시)를 사람이 만졌을 때, 실제의 물체(실제의 버튼)를 만지는 것과 같은 응답성으로 동적 특성(버튼을 누를 때 손가락으로 전달되는 진동, 촉감과 동작음 등)을 재생할 수 있는 것이 가장 이상적이라 할 수 있다. 이러한 햅틱 인터페이스의 성능 향상을 위하여 지금까지는 모터와 링크 메커니즘을 이용한 메카트로닉스 장비 등이 사용되었다. 그러나 이러한 기계적인 햅틱 인터페이스는 무게가 많이 나가고, 복잡한 링크 구조를 가질 뿐만 아니라 소형화가 어렵고, 관성으로 인한 신속한 응답 속도를 구현하기 어려웠다.
한편, 종래의 햅틱 인터페이스는 진동을 통해 사용자에게 촉각을 제공할 수 있으나, 가상 환경에서의 가상 옷감의 물성(예컨대, 탄성력, 신축성 등)을 제공하기에는 한계가 있다.
본 발명의 실시예들은 가상 환경의 가상 객체와 대응되는 액추에이터 모듈을 이용한 근감각 (Kinesthetic sensation) 피드백을 사용자에게 제공할 수 있는, 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예들은 시각적으로 표현되는 가상 옷감의 물성(예컨대, 탄성력, 신축성 등)을 사용자에게 촉각적으로 제공할 수 있는, 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예들은 센서 모듈(예컨대, 힘 센서 또는 인장 센서)을 이용하여 사용자가 액추에이터 모듈을 늘리는 모션을 정밀하게 센싱하고, 가상 환경상에 설정된 가상 물체의 물성에 따른 피드백을 사용자에게 전달할 수 있는, 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예들은 액추에이터 어레이 형태로 배열된 전기 유변 탄성체 또는 자기 유변 탄성체를 이용하여 액추에이터 모듈의 전체적인 기계적 물성을 단계적으로 조정할 수 있는, 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예들은 전기 유변 탄성체(ERE) 또는 자기 유변 탄성체(MRE)의 기계적 물성 변화에 따른 탄성력과 추가적으로 유전 탄성체를 이용한 마찰력을 합친 형태로 사용자에게 근감각 피드백을 제공할 수 있는, 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기설정된 방향으로 배치된 복수의 전기 유변 탄성체, 상기 복수의 전기 유변 탄성체에 각각 연결된 전극, 및 상기 복수의 전기 유변 탄성체를 연결시키는 절연용 탄성체를 구비한 액추에이터 모듈; 및 상기 전극을 통해 상기 복수의 전기 유변 탄성체에 전기장을 개별적으로 인가하여 상기 액추에이터 모듈의 기계적 물성을 제어하는 제어 모듈을 포함하는, 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치가 제공될 수 있다.
상기 장치는, 가상 환경에서의 가상 객체를 디스플레이하는 디스플레이를 더 포함하고, 상기 제어 모듈은, 상기 디스플레이에서 디스플레이된 가상 객체의 기계적 물성에 따라 상기 액추에이터 모듈의 기계적 물성을 조정할 수 있다.
상기 장치는, 상기 액추에이터 모듈에 가해지는 힘 또는 상기 액추에이터 모듈이 변화하는 길이를 센싱하는 센서 모듈을 더 포함하고, 상기 제어 모듈은, 상기 센싱된 힘 또는 상기 센싱된 길이를 기초로 하여 상기 디스플레이에서 디스플레이된 가상 객체를 변형시킬 수 있다.
상기 센서 모듈은, 상기 액추에이터 모듈에 가해지는 힘을 센싱하는 힘 센서 또는 상기 액추에이터 모듈이 변화하는 길이를 센싱하는 인장 센서를 포함할 수 있다.
상기 전극은, 상기 기설정된 방향과 수직인 상기 복수의 전기 유변 탄성체의 상하에 각각 위치할 수 있다.
상기 전극은, 상기 기설정된 방향으로 배치된 복수의 전기 유변 탄성체 사이에 각각 위치할 수 있다.
상기 액추에이터 모듈은, 상기 기설정된 방향의 양단에 연결된 손잡이를 더 포함할 수 있다.
상기 장치는, 상기 액추에이터 모듈을 내부에 수용하고, 케이스 외부에 연결된 제1 손잡이를 구비하는 케이스; 및 상기 제1 손잡이와 반대 방향으로 상기 수용된 액추에이터 모듈이 당겨지도록 상기 액추에이터 모듈과 연결된 제2 손잡이를 더 포함할 수 있다.
상기 장치는, 상기 액추에이터 모듈과 연결되고, 상기 액추에이터 모듈과 상기 케이스 사이에 위치하여 케이스와의 정전기적 인력을 이용한 마찰력을 생성하는 유전 탄성체를 더 포함할 수 있다.
상기 액추에이터 모듈은, 다차원 배열로 배치된 복수의 전기 유변 탄성체를 구비할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 기설정된 방향으로 배치된 복수의 자기 유변 탄성체, 상기 복수의 자기 유변 탄성체에 각각 연결된 전자석 및 상기 복수의 자기 유변 탄성체를 연결시키는 절연용 탄성체를 구비한 액추에이터 모듈; 및 상기 전자석을 통해 상기 복수의 자기 유변 탄성체에 자기장을 개별적으로 인가하여 상기 액추에이터 모듈의 기계적 물성을 제어하는 제어 모듈을 포함하는, 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치가 제공될 수 있다.
상기 장치는, 가상 환경에서의 가상 객체를 디스플레이하는 디스플레이를 더 포함하고, 상기 제어 모듈은, 상기 디스플레이에서 디스플레이된 가상 객체의 기계적 물성에 따라 상기 액추에이터 모듈의 기계적 물성을 조정할 수 있다.
상기 장치는, 상기 액추에이터 모듈에 가해지는 힘 또는 상기 액추에이터 모듈이 변화하는 길이를 센싱하는 센서 모듈을 더 포함하고, 상기 제어 모듈은, 상기 센싱된 힘 또는 상기 센싱된 길이를 기초로 하여 상기 디스플레이에서 디스플레이된 가상 객체를 변형시킬 수 있다.
상기 센서 모듈은, 상기 액추에이터 모듈에 가해지는 힘을 센싱하는 힘 센서 또는 상기 액추에이터 모듈이 변화하는 길이를 센싱하는 인장 센서를 포함할 수 있다.
상기 전자석은, 상기 복수의 자기 유변 탄성체의 상부 또는 하부에 각각 위치할 수 있다.
상기 전자석은, 상기 복수의 자기 유변 탄성체의 좌측 또는 우측에 각각 위치할 수 있다.
상기 액추에이터 모듈은, 상기 기설정된 방향의 양단에 연결된 손잡이를 더 포함할 수 있다.
상기 장치는, 상기 액추에이터 모듈을 내부에 수용하고, 케이스 외부에 연결된 제1 손잡이를 구비하는 케이스; 및 상기 제1 손잡이와 반대 방향으로 상기 수용된 액추에이터 모듈이 당겨지도록 상기 액추에이터 모듈과 연결된 제2 손잡이를 더 포함할 수 있다.
상기 장치는, 상기 액추에이터 모듈과 연결되고, 상기 액추에이터 모듈과 상기 케이스 사이에 위치하여 케이스와의 정전기적 인력을 이용한 마찰력을 생성하는 유전 탄성체를 더 포함할 수 있다.
상기 액추에이터 모듈은, 다차원 배열로 배치된 복수의 자기 유변 탄성체를 구비할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 가상 환경의 가상 객체와 대응되는 액추에이터 모듈을 이용한 근감각 (Kinesthetic sensation) 피드백을 사용자에게 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 시각적으로 표현되는 가상 옷감의 물성(예컨대, 탄성력, 신축성 등)을 사용자에게 촉각적으로 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 센서 모듈(예컨대, 힘 센서 또는 인장 센서)을 이용하여 사용자가 액추에이터 모듈을 늘리는 모션을 정밀하게 센싱하고, 가상 환경상에 설정된 가상 물체의 물성에 따른 피드백을 사용자에게 전달할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 액추에이터 어레이 형태로 배열된 전기 유변 탄성체 또는 자기 유변 탄성체를 이용하여 액추에이터 모듈의 전체적인 기계적 물성을 단계적으로 조정할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 전기 유변 탄성체(ERE) 또는 자기 유변 탄성체(MRE)의 기계적 물성 변화에 따른 탄성력과 추가적으로 유전 탄성체를 이용한 마찰력을 합친 형태로 사용자에게 근감각 피드백을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치에서 액추에이터 모듈의 윗면도 및 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 사용되는 전기 유변 탄성체(ERE)의 구동 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치에서 개별적인 전기 유변 탄성체의 구동 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치에서의 액추에이터 모듈의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치에서 자기 유변 탄성체를 이용한 액추에이터 모듈의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치에서의 액추에이터 모듈을 수용하는 케이스와 손잡이를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 실시예에 따른 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치에서 2차원 배열의 액추에이터 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치(100)는, 액추에이터 모듈(110) 및 제어 모듈(120)을 포함한다. 여기서, 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치(100)는, 센서 모듈(130) 및 디스플레이(140)를 더 포함할 수 있다. 그러나 도시된 구성요소 모두가 필수 구성요소인 것은 아니다. 도시된 구성요소보다 많은 구성요소에 의해 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치(100)가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성요소에 의해서도 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치(100)가 구현될 수 있다.
이하, 도 1의 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치(100)의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.
액추에이터 모듈(110)은 기설정된 방향으로 배치된 복수의 전기 유변 탄성체(111), 복수의 전기 유변 탄성체(111)에 각각 연결된 전극, 및 복수의 전기 유변 탄성체(111)를 연결시키는 절연용 탄성체(112)를 구비한다. 액추에이터 모듈(110)은 복수의 전기 유변 탄성체(111)(Electro-Rheological Elastomer, ERE)로 구성된 ERE 액추에이터 어레이를 포함할 수 있다.
제어 모듈(120)은 전극을 통해 복수의 전기 유변 탄성체(111)에 전기장을 개별적으로 인가하여 액추에이터 모듈(110)의 기계적 물성을 제어한다.
디스플레이(140)는 가상 환경에서의 가상 객체를 디스플레이한다.
그리고 제어 모듈(120)은 디스플레이(140)에서 디스플레이된 가상 객체의 기계적 물성에 따라 액추에이터 모듈(110)의 기계적 물성을 조정할 수 있다.
센서 모듈(130)은 액추에이터 모듈(110)에 가해지는 힘 또는 액추에이터 모듈(110)이 변화하는 길이를 센싱한다. 센서 모듈(130)은 힘 센서(131) 또는 인장 센서(132)를 포함할 수 있다.
그리고 제어 모듈(120)은 센서 모듈(130)에서 센싱된 힘 또는 센싱된 길이를 기초로 하여 디스플레이된 가상 객체를 변형시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치(100)는 가상 환경에서는 가상 객체(예컨대, 패션 이미지, 가상 옷감 등)의 물성(예컨대, 탄성력, 복원력, 신축성 등)을 시각적으로 표현할 수 있다. 가상 환경에서의 가상 객체는 디스플레이(140)로 표시될 수 있다. 예를 들면, 디스플레이(140)는 모니터 또는 헤드 마운티드 디스플레이(140)(HMD; Head Mounted Display)의 시각 표현 장치일 수 있다. 촉각 생성 장치(100)는 이렇게 시각적으로 표현되는 가상 옷감의 물성을 사용자에게 촉각적으로 제공할 수 있다. 사용자는 촉각 생성 장치(100)의 액추에이터 모듈(110)을 좌우로 당겨보면서 가상 환경에 표현되는 가상 옷감의 기계적 물성을 촉각적으로 느낄 수 있다. 액추에이터 모듈(110)은 제어 모듈(120)을 통해 제어될 수 있다. 제어 모듈(120)은 액추에이터 모듈(110)에 포함된 센서 모듈(130)(예컨대, 인장 센서(132) 또는 힘 센서(131))을 통해 받아들이는 사용자의 입력을 가상 환경으로 전달할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치(100)는 복수 개의 전기 유변 탄성체(111)를 개별적으로 제어하여 가상 환경에서 가상 옷감의 부분적인 물성을 사용자에게 시각적으로 표현할 수 있다. 촉각 생성 장치(100)는 시각적으로 표현되는 가상 옷감의 물성(예컨대, 탄성력, 신축성 등)을 사용자에게 촉각적으로 제공함으로써, 패션 이미지의 촉각 생성 장치(100)로서 구현될 수 있다.
촉각 생성 장치(100)는 가상 공간에서 표현되는 옷감의 탄성력과 신축성 등을 사용자에게 직접적으로 전달할 수 있다. 촉각 생성 장치(100)에서 사용되는 전기 유변 탄성체(111)는 이 탄성체에 인가되는 전기장의 세기에 따라 탄성체의 굳기가 제어될 수 있는 스마트 물질이다. 이러한 전기 유변 탄성체(111)를 복수 개로 구성한 후 특정 방향, 또는 선형적으로 배치하고, 전극을 개별적으로 제어하게 되면, 촉각 생성 장치(100)는 가상 객체의 부분적인 물성 또는 전체적인 물성(예컨대, 탄성력, 신축성 등)을 효과적으로 제어할 수 있다.
일례로, 촉각 생성 장치(100)는 사용자가 액추에이터 모듈(110)을 좌우로 당길 때, 센서 모듈(130)(예컨대, 힘 센서(131) 또는 인장 센서(132))이 이를 감지한다. 즉, 액추에이터 모듈(110) 및 센서 모듈(130)로 구성된 촉각 생성 장치(100)를 이용하면, 사용자가 액추에이터 모듈(110)을 좌우로 당길 때 센서 모듈(130)에서 나오는 정보들이 제어 모듈(120)을 통해 가상 환경에 전달된다.
그리고 촉각 생성 장치(100)는 제어 모듈(120)을 통해 가상 환경에 사용자가 당긴 정도에 관한 정보를 전달하고 이를 이용하여 가상 객체를 변형시켜 시각적으로 표현할 수 있다. 촉각 생성 장치(100)는 가상 환경에 설정된 소재의 물성을 ERE 액추에이터 어레이를 통해 사용자에게 재현할 수 있다. 이는 가상 공간 상에서 소재의 물성을 시각적으로 표현할 수 있게 해줄 뿐만 아니라, 사용자에게 가상 환경 속 소재를 촉각적으로 경험하는 듯한 느낌을 전달할 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치에서 액추에이터 모듈의 윗면도 및 단면도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 액추에이터 모듈(110)은 복수의 전기 유변 탄성체(111), 절연용 탄성체(112), 애노드(Anode)(113), 캐소드(Cathode)(114) 및 커버(115)를 포함할 수 있다. 액추에이터 모듈(110)은 기설정된 방향의 양단에 연결된 손잡이(150)를 더 포함할 수 있다. 또한, 액추에이터 모듈(110)은 힘 센서(131) 및 인장 센서(132)와 같은 센서 모듈(130)이 함께 구현될 수 있다.
센서 모듈(130)은 액추에이터 모듈(110)에 가해지는 힘을 센싱하는 힘 센서(131) 또는 액추에이터 모듈(110)이 변화하는 길이를 센싱하는 인장 센서(132)를 포함할 수 있다.
전극은 애노드(113) 및 캐소드(114)를 포함할 수 있다. 전극은 애노드(113) 및 캐소드(114)를 통해 전기 유변 탄성체(111)에 전기장을 인가할 수 있다. 캐소드(114)는 접지(GND)로 동작한다. 전극은 기설정된 방향과 수직인 복수의 전기 유변 탄성체(111)의 상하에 각각 위치할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 사용자는 고리와 같은 손잡이(150)를 이용하여 양손으로 액추에이터 모듈(110)을 좌우로 당길 수 있다. 액추에이터 모듈(110)의 기계적 물성은 복수 개의 전기 유변 탄성체(111)의 개별 제어를 통해 변경될 수 있다. 복수 개의 전기 유변 탄성체(111)는 절연용 탄성체(112)로 연결될 수 있다. 복수 개의 전기 유변 탄성체(111) 사이에 위치한 절연용 탄성체(112)의 두께는 아주 얇게 구현될 수 있다. 이는 전기 유변 탄성체(111)가 개별적으로 제어될 수 있게 복수의 전기 유변 탄성체(111)를 구분하기 위함이다. 촉각 생성 장치(100)는 디스플레이(140) 상에서 사용자의 입력(예컨대, 가상 옷감을 당기는 동작 입력)에 의해 변화하는 길이와 장력(또는 압력)을 인장 센서(132)와 힘 센서(131)를 통해 센싱하고, 이를 가상 환경에서의 가상 객체에 전달하여 가상 객체를 변형시킬 수 있다.
촉각 생성 장치(100)는 가상 공간에서 표현되는 옷감의 탄성력과 신축성 등을 사용자에게 직접적으로 전달할 수 있다. 촉각 생성 장치(100)에서 사용되는 전기 유변 탄성체(111)는 이 탄성체에 인가되는 전기장의 세기에 따라 탄성체의 굳기가 제어될 수 있는 스마트 물질이다. 이러한 전기 유변 탄성체(111)를 복수 개로 구성한 후 특정 방향, 또는 선형적으로 배치하고, 전극을 개별적으로 제어하게 되면, 촉각 생성 장치(100)는 가상 객체의 부분적인 물성 또는 전체적인 물성(예컨대, 탄성력, 신축성 등)을 효과적으로 제어할 수 있다.
이와 같이, 사용자는 액추에이터 모듈(110)의 양쪽 손잡이(150)(예컨대, 고리 등)를 좌우로 당겨 가상 공간 상에서 보이는 소재(예컨대, 가상 옷감)의 물성을 느낄 수 있다. 촉각 생성 장치(100)는 사용자의 입력에 의해 길이 변화 및 압력을 인장 센서(132)와 힘 센서(131)를 통해 센싱하고 이를 가상 환경으로 전달할 수 있다. 액추에이터 모듈(110)의 기계적 물성은 여러 개의 전기 유변 탄성체(111)를 개별 제어함으로써 변경될 수 있다. 각각의 전기 유변 탄성체(111) 사이에 절연용 탄성체(112)를 위치시켜 개별 제어가 가능하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 사용되는 전기 유변 탄성체(ERE)의 구동 원리를 설명하기 위한 도면이다.
전기 유변 탄성체(ERE)(111)는 유전 입자(Dielectric particle)를 포함한 탄성체로서, 전기장이 인가되기 전 유전 입자가 무작위로 배열되어 있다. 전기장이 인가되면, 전기장의 방향 및 세기에 따라 유전 입자가 분극(Polarization)되면서 유전 입자 간의 인력이 발생하여 전기 유변 탄성체(111)의 두께가 수축한다. 즉, 전기장의 인가 유무에 따라 전기 유변 탄성체(111)의 변위(d)가 발생한다. 이러한 수축 현상에 의해 전기 유변 탄성체(111) 내부의 유전 입자 간 간격이 좁아지고, 결과적으로 전기 유변 탄성체(111)의 기계적 물성이 변화된다.
이와 같이, 전기 유변 탄성체(111)의 강성(stiffness) 변화 원리는 전기 유변 탄성체(111)에 전기장을 인가함으로써 전기장의 방향 및 세기에 따라 입자가 분극되고, 그 결과 입자 간의 인력이 발생하여 전기 유변 탄성체(111)의 두께가 수축된다. 즉, 전기장의 인가 유무에 따라 전기 유변 탄성체(111)의 두께 변화가 발생하며, 이러한 수축 현상에 의해 전기 유변 탄성체(111) 내부 입자 간의 간격이 변화함에 따라 전기 유변 탄성체(111)의 기계적 물성도 변화하게 된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치에서 개별적인 전기 유변 탄성체의 구동 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 촉각 생성 장치(100)는 액추에이터 모듈(110)의 절연용 탄성체(112)가 복수의 전기 유변 탄성체(111) 사이에 배치됨으로써, 개별적으로 복수의 전기 유변 탄성체(111)를 제어할 수 있다.
전류를 인가하기 전 전기 유변 탄성체(111) 안의 유전 입자들은 무작위로 배열되어 있다.
전류가 ERE ①에만 인가된 경우를 살펴보면 다음과 같다. ERE ①을 제어했을 시, 오른쪽 위의 도면처럼 ERE ①에만 전자기장이 형성된다. ERE ①은 정전기적 인력에 의해 수축하며 길이가 늘어난다. 즉, ERE ①은 전자기장이 형성되어 정전기적 인력에 의해 수축된 모습이고, ERE ②는 변하지 않은 모습을 나타낸다.
한편, 전류가 ERE ① 및 ERE ②에 인가된 경우를 살펴보면 다음과 같다. ERE ① 및 ERE ②를 제어했을 시, 오른쪽 아래의 도면처럼 ERE ① 및 ERE ②에 전자기장이 형성된다. ERE ① 및 ERE ②은 정전기적 인력에 의해 모두 수축하며 길이가 늘어난다. ERE ① 및 ERE ②가 제어된 경우, ERE ① 및 ERE ②는 둘 다 전자기장이 형성되면서 정전기적 인력에 의해 수축된다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치에서의 액추에이터 모듈의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치(100)에서의 액추에이터 모듈(110)은 본 발명의 일 실시예인 도 2 및 도 3과 다르게, 복수의 전기 유변 탄성체(111)와 같은 방향으로 배치된 전극을 포함할 수 있다. 전극은 기설정된 방향으로 배치된 복수의 전기 유변 탄성체(111) 사이에 각각 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예인 도 2 및 도 3에서 전극의 위치는 각각의 전기 유변 탄성체(111)의 상부 및 하부에 위치한다. 본 발명의 다른 실시예인 도 6에서 전극의 위치는 각각의 전기 유변 탄성체(111) 사이인 전기 유변 탄성체(111)의 좌측 및 우측에 위치한다. 이때, 복수의 전기 유변 탄성체(111)가 좌측에서 우측으로 배열되는 구조를 가진다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액추에이터 모듈(110)에서 전극의 위치는 상하가 아닌 좌우로 변경하여 만든 구조를 가진다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 액추에이터 모듈(110)은 도 2 및 도 3과 다르게, 전극의 위치를 변경하여 만든 구조를 가진다. 애노드(113) 전극 및 캐소드(114) 전극은 각각 복수의 전기 유변 탄성체(111)와 교번하여 위치한다. 도 2 및 도 3에 도시된 복수의 전기 유변 탄성체(111)의 상하에 전극이 위치하고 있기 때문에, 각각의 전기 유변 탄성체(111)는 상하로 수축하게 된다. 반면, 도 6에 도시된 복수의 전기 유변 탄성체(111)의 좌우에 전극이 위치하고 있기 때문에, 각각의 전기 유변 탄성체(111)는 좌우로 수축하게 된다. 전기 유변 탄성체(111)가 배열되는 어레이 방향으로 전극이 위치하게 된다.
다른 예로, 액추에이터 모듈(110)은 자기 유변 탄성체(116)(Magnetic Rheological Elastomer, MRE)가 포함된 경우, 복수의 전기 유변 탄성체(111)마다 전자석(117)이 각각 포함될 수 있다. 전극은 기설정된 방향으로 배치된 복수의 자기 유변 탄성체(116) 사이에 각각 위치하고, 전자석(117)은 복수의 자기 유변 탄성체(116)의 좌측 또는 우측에 각각 위치할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치에서 자기 유변 탄성체를 이용한 액추에이터 모듈의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치(100)는 도 2 및 도 3의 전기 유변 탄성체(111) 대신 자기 유변 탄성체(116)를 사용하여 만든 구조를 가진다. 즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 액추에이터 모듈(110)은 복수의 자기 유변 탄성체(116), 전자석(117), 절연용 탄성체(112), 및 커버(115)를 포함할 수 있다. 액추에이터 모듈(110)은 기설정된 방향의 양단에 연결된 손잡이(150)를 더 포함할 수 있다. 또한, 액추에이터 모듈(110)은 힘 센서(131) 및 인장 센서(132)와 같은 센서 모듈(130)이 함께 구현될 수 있다.
액추에이터 모듈(110)은 복수의 자기 유변 탄성체(116)의 강성을 제어하기 위해 전자석(117)을 각각 사용한다. 복수의 전기 유변 탄성체(111) 대신 복수의 자기 유변 탄성체(116)를 사용하여 만든 액추에이터 모듈(110)이며, 자기 유변 탄성체(116)의 강성을 제어하기 위해 전자석(117) 또는 자기장을 발생시킬 수 있는 부재가 사용될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서는 본 발명의 일 실시예에 사용되는 전기장을 자기장으로 바꿔주기 위해, 전자석 또는 솔레노이드 코일을 사용할 수 있다.
이와 같이, 액추에이터 모듈(110)은 기설정된 방향으로 배치된 복수의 자기 유변 탄성체(116), 복수의 자기 유변 탄성체(116)에 각각 연결된 전자석(117) 및 복수의 자기 유변 탄성체(116)를 연결시키는 절연용 탄성체(112)를 구비한다.
전자석(117)은 복수의 자기 유변 탄성체(116)의 상부 또는 하부에 각각 위치할 수 있다. 또는 전자석(117)은 복수의 자기 유변 탄성체(116)의 좌측 또는 우측에 각각 위치할 수 있다.도 8 및 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치에서의 액추에이터 모듈을 수용하는 케이스와 손잡이를 설명하기 위한 도면이다.
케이스(160)는 액추에이터 모듈(110)을 내부에 수용하고, 케이스(160) 외부에 연결된 제1 손잡이(151)를 구비한다. 도 8 및 도 9에 도시된 케이스(160)는 액추에이터 모듈(110)을 수용하는 주사기 형태의 구현한 것이다.
그리고 케이스(160)는 그 수용된 액추에이터 모듈(110)이 제1 손잡이(151)와 반대 방향으로 당겨지도록 액추에이터 모듈(110)과 연결된 제2 손잡이(152)를 더 포함할 수 있다. 즉, 제2 손잡이(152)는 제2 손잡이(152)가 위치한 방향 쪽으로 압축시킬 수 있도록 케이스(160) 내부의 액추에이터 모듈(110)의 일면과 연결될 수 있다. 사용자가 양쪽 끝 동그란 모양의 제1 손잡이(151) 및 제2 손잡이(152)를 잡아당길 때, 복수의 전기 유변 탄성체(111)에 가해진 전기장의 세기에 따라 사용자가 느끼는 신축성이 변화하게 된다.
도 9에 도시된 바와 같이, 유전 탄성체(118)는 액추에이터 모듈(110)과 연결되고, 액추에이터 모듈(110)과 케이스(160) 사이에 위치하여, 케이스(160)와의 정전기적 인력을 이용한 마찰력을 생성할 수 있다. 이를 위해, 촉각 생성 장치(100)는 제2 손잡이(152)와 연결된 확장 부재(153), 확장 전극(154) 및 유전 탄성체(118)를 포함할 수 있다. 확장 부재(153)의 외곽에 위치한 유전 탄성체(118)와 확장 전극(154)을 이용하여 케이스(160)와의 정전기적 인력을 생성할 수 있다. 도 9에 도시된 촉각 생성 장치(100)는 유전 탄성체(118)가 없는 도 8 보다 유전 탄성체(118)를 통한 마찰력이 추가되어 더 큰 힘을 생성할 수 있다.
이와 같이, 도 8에 도시된 촉각 생성 장치(100)는 피스톤 형태의 경우 전기 유변 탄성체(ERE)의 기계적 물성 변화에 따른 가상 물체의 탄성력을 표현하는 촉각을 사용자에게 제공할 수 있다. 도 9에 도시된 촉각 생성 장치(100)는 추가로 유전 탄성체(118)를 이용한 마찰력을 합친 촉각을 사용자에게 제공할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 실시예에 따른 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치에서 2차원 배열의 액추에이터 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 액추에이터 모듈(110)은 다차원 배열로 배치된 복수의 전기 유변 탄성체(111)를 구비할 수 있다. 다른 예로, 액추에이터 모듈(110)은 다차원 배열로 배치된 복수의 자기 유변 탄성체(116)를 구비할 수 있다.
일례로, 도 10의 (a)에는 2차원 배열로 이루어진 액추에이터 모듈(110)이 도시되어 있다. 도 10의 (b)에는 2차원 배열로 이루어진 액추에이터 모듈(110)을 사용자가 가로로 늘린 모습이 나타나 있다. 도 10의 (c)에는 2차원 배열로 이루어진 액추에이터 모듈(110)을 사용자가 세로로 늘린 모습이 나타나 있다. 이와 같이, 액추에이터 모듈(110)은 2차원으로 구성되어 가로 방향뿐만 아니라 세로 방향으로도 늘어날 수 있게 만든다. 이와 함께, 인장 센서(132) 또는 힘 센서(131) 또한 2차원으로 배치되어 있으며, 촉각 생성 장치(100)는 이를 통해 늘리는 방향과 길이를 감지할 수 있다. 촉각 생성 장치(100)의 활용도를 높이기 위해 복수의 전기 유변 탄성체(ERE)(111) 또는 복수의 자기 유변 탄성체(116)(MRE)를 2차원으로 배열한다면, 촉각 생성 장치(100)는 상하 및 좌우의 모든 방향에서 가상 옷감의 소재의 신축성과 같은 물성 또는 질감을 표현할 수 있다.
변형 예로, 도 10의 (a)에 도시된 2차원 배열로 이루어진 액추에이터 모듈(110)이 복수 개로 적층되거나 서로 연결되어 구성될 수 있다. 그러면, 촉각 생성 장치(100)는 단순히 2차원 배열이 아닌 복수 개의 층으로 적층되거나 서로 연결되어 구성된 액추에이터 모듈(110)을 통해 3차원 형태의 액추에이터 모듈(110)을 포함할 수 있다. 촉각 생성 장치(100)는 이를 통해 가로 또는 세로 방향으로 늘리는 것뿐만 아니라 복수 개의 가상 객체들이 합쳐진 촉각을 사용자에게 제공할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 서로 다른 기계적 물성을 가진 가상 옷감이 겹쳐진 상태에서 함께 가로 또는 세로 방향으로 당기는 경우에, 촉각 생성 장치(100)는 서로 다른 기계적 물성에 대응되는 서로 다른 촉각을 생성하는 복수의 액추에이터 모듈(110)이 겹쳐진 적층형 액추에이터 모듈(110)을 통해 겹쳐진 촉각을 사용자에게 제공할 수 있다.
사용자는 인터넷 쇼핑 등에서 원격으로 옷 또는 옷감을 구매할 때, 옷 또는 옷감에 대한 기계적 물성(예컨대, 탄성력, 신축성 등)을 촉각 생성 장치(100)를 통해 직접 느껴보고 구매할 수 있다.
또한, 사용자는 가상 환경에서 게임 캐릭터가 입은 옷의 탄성력, 신축성 등을 촉각 생성 장치(100)를 통해 직접 느껴볼 수 있으므로, 게임에 대한 몰임감을 증진시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 촉각 생성 장치(100)는 근감각 (Kinesthetic sensation) 피드백을 사용자에게 제공할 수 있다. 촉각 생성 장치(100)는 센서 모듈(130)(예컨대, 힘 센서(131) 또는 인장 센서(132))을 이용하여 사용자가 액추에이터 모듈(110)을 늘리는 모션을 정밀하게 센싱하고, 가상 환경상에 설정된 가상 물체의 물성에 따른 피드백을 사용자에게 전달할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 촉각 생성 장치(100)는 전기 유변 탄성체(ERE)(111) 또는 자기 유변 탄성체(116)(MRE)의 기계적 물성 변화를 사용자가 직접적으로 느끼게 할 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 촉각 생성 장치(100)는 액추에이터 어레이 형태로 배열된 전기 유변 탄성체(111) 또는 자기 유변 탄성체(116)를 이용하여 액추에이터 모듈(110)의 전체적인 기계적 물성을 단계적으로 조정할 수 있다. 촉각 생성 장치(100)는 전체적인 기계적 물성을 유니폼(Uniform) 하게만 제어하는 것뿐만 아니라, 일부 영역을 딱딱하게 조정하고, 다른 일부 영역을 잘 늘어나도록 하는 것과 같이 액추에이터 모듈(110)의 물성을 제어할 수 있다. 또한, 전기 유변 탄성체(ERE)(111) 또는 자기 유변 탄성체(116)(MRE)의 기계적인 물성 변화가 부족한 경우에, 촉각 생성 장치(100)는 피스톤 형태의 케이스(160)와 유전 탄성체(118)를 결합하여 전기 유변 탄성체(ERE)(111) 또는 자기 유변 탄성체(116)(MRE)의 기계적 물성 변화에 따른 탄성력과 추가적으로 유전 탄성체(118)를 이용한 마찰력을 합친 형태로 사용자에게 근감각 피드백을 제공할 수 있다.
이상, 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위가 상기 도면 또는 실시예에 의해 한정되는 것을 의미하지는 않으며 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
구체적으로, 설명된 특징들은 디지털 전자 회로, 또는 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 또는 그들의 조합들 내에서 실행될 수 있다. 특징들은 예컨대, 프로그래밍 가능한 프로세서에 의한 실행을 위해, 기계 판독 가능한 저장 디바이스 내의 저장장치 내에서 구현되는 컴퓨터 프로그램 제품에서 실행될 수 있다. 그리고 특징들은 입력 데이터 상에서 동작하고 출력을 생성함으로써 설명된 실시예들의 함수들을 수행하기 위한 지시어들의 프로그램을 실행하는 프로그래밍 가능한 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 설명된 특징들은, 데이터 저장 시스템으로부터 데이터 및 지시어들을 수신하기 위해, 및 데이터 저장 시스템으로 데이터 및 지시어들을 전송하기 위해, 결합된 적어도 하나의 프로그래밍 가능한 프로세서, 적어도 하나의 입력 디바이스, 및 적어도 하나의 출력 디바이스를 포함하는 프로그래밍 가능한 시스템 상에서 실행될 수 있는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들 내에서 실행될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 소정 결과에 대해 특정 동작을 수행하기 위해 컴퓨터 내에서 직접 또는 간접적으로 사용될 수 있는 지시어들의 집합을 포함한다. 컴퓨터 프로그램은 컴파일된 또는 해석된 언어들을 포함하는 프로그래밍 언어 중 어느 형태로 쓰여지고, 모듈, 소자, 서브루틴(subroutine), 또는 다른 컴퓨터 환경에서 사용을 위해 적합한 다른 유닛으로서, 또는 독립 조작 가능한 프로그램으로서 포함하는 어느 형태로도 사용될 수 있다.
지시어들의 프로그램의 실행을 위한 적합한 프로세서들은, 예를 들어, 범용 및 특수 용도 마이크로프로세서들 둘 모두, 및 단독 프로세서 또는 다른 종류의 컴퓨터의 다중 프로세서들 중 하나를 포함한다. 또한 설명된 특징들을 구현하는 컴퓨터 프로그램 지시어들 및 데이터를 구현하기 적합한 저장 디바이스들은 예컨대, EPROM, EEPROM, 및 플래쉬 메모리 디바이스들과 같은 반도체 메모리 디바이스들, 내부 하드 디스크들 및 제거 가능한 디스크들과 같은 자기 디바이스들, 광자기 디스크들 및 CD-ROM 및 DVD-ROM 디스크들을 포함하는 비휘발성 메모리의 모든 형태들을 포함한다. 프로세서 및 메모리는 ASIC들(application-specific integrated circuits) 내에서 통합되거나 또는 ASIC들에 의해 추가될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 일련의 기능 블록들을 기초로 설명되고 있지만, 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
전술한 실시예들의 조합은 전술한 실시예에 한정되는 것이 아니며, 구현 및/또는 필요에 따라 전술한 실시예들 뿐 아니라 다양한 형태의 조합이 제공될 수 있다.
전술한 실시예들에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로서 순서도를 기초로 설명되고 있으나, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 순서도에 나타난 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나, 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 실시예는 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 조합이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위 내에 속하는 모든 다른 교체, 수정 및 변경을 포함한다고 할 것이다.
100: 촉각 생성 장치 110: 액추에이터 모듈
120: 제어 모듈 130: 센서 모듈
131: 힘 센서 132: 인장 센서
140: 디스플레이 111: 전기 유변 탄성체
112: 절연용 탄성체 113: 애노드
114: 캐소드 115: 커버
116: 자기 유변 탄성체 117: 전자석
118: 유전 탄성체 150: 손잡이
151: 제1 손잡이 152: 제2 손잡이
153: 확장 부재 154: 확장 전극
160: 케이스

Claims (20)

  1. 기설정된 방향으로 배치된 복수의 전기 유변 탄성체, 상기 복수의 전기 유변 탄성체에 각각 연결된 전극, 및 상기 복수의 전기 유변 탄성체를 연결시키는 절연용 탄성체를 구비한 액추에이터 모듈; 및
    상기 전극을 통해 상기 복수의 전기 유변 탄성체에 전기장을 개별적으로 인가하여 상기 액추에이터 모듈의 기계적 물성을 제어하는 제어 모듈을 포함하고,
    상기 액추에이터 모듈을 내부에 수용하고, 케이스 외부에 연결된 제1 손잡이를 구비하는 케이스; 및
    상기 제1 손잡이와 반대 방향으로 상기 수용된 액추에이터 모듈이 당겨지도록 상기 액추에이터 모듈과 연결된 제2 손잡이를 더 포함하는, 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    가상 환경에서의 가상 객체를 디스플레이하는 디스플레이를 더 포함하고,
    상기 제어 모듈은, 상기 디스플레이에서 디스플레이된 가상 객체의 기계적 물성에 따라 상기 액추에이터 모듈의 기계적 물성을 조정하는, 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 액추에이터 모듈에 가해지는 힘 또는 상기 액추에이터 모듈이 변화하는 길이를 센싱하는 센서 모듈을 더 포함하고,
    상기 제어 모듈은, 상기 센싱된 힘 또는 상기 센싱된 길이를 기초로 하여 상기 디스플레이에서 디스플레이된 가상 객체를 변형시키는, 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 센서 모듈은,
    상기 액추에이터 모듈에 가해지는 힘을 센싱하는 힘 센서 또는 상기 액추에이터 모듈이 변화하는 길이를 센싱하는 인장 센서를 포함하는, 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전극은,
    상기 기설정된 방향과 수직인 상기 복수의 전기 유변 탄성체의 상하에 각각 위치하는, 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전극은,
    상기 기설정된 방향으로 배치된 복수의 전기 유변 탄성체 사이에 각각 위치하는, 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 액추에이터 모듈과 연결되고, 상기 액추에이터 모듈과 상기 케이스 사이에 위치하여 케이스와의 정전기적 인력을 이용한 마찰력을 생성하는 유전 탄성체를 더 포함하는, 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 액추에이터 모듈은,
    다차원 배열로 배치된 복수의 전기 유변 탄성체를 구비하는, 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치.
  11. 기설정된 방향으로 배치된 복수의 자기 유변 탄성체, 상기 복수의 자기 유변 탄성체에 각각 연결된 전자석 및 상기 복수의 자기 유변 탄성체를 연결시키는 절연용 탄성체를 구비한 액추에이터 모듈; 및
    상기 전자석을 통해 상기 복수의 자기 유변 탄성체에 자기장을 개별적으로 인가하여 상기 액추에이터 모듈의 기계적 물성을 제어하는 제어 모듈을 포함하고,
    상기 액추에이터 모듈을 내부에 수용하고, 케이스 외부에 연결된 제1 손잡이를 구비하는 케이스; 및
    상기 제1 손잡이와 반대 방향으로 상기 수용된 액추에이터 모듈이 당겨지도록 상기 액추에이터 모듈과 연결된 제2 손잡이를 더 포함하는, 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    가상 환경에서의 가상 객체를 디스플레이하는 디스플레이를 더 포함하고,
    상기 제어 모듈은, 상기 디스플레이에서 디스플레이된 가상 객체의 기계적 물성에 따라 상기 액추에이터 모듈의 기계적 물성을 조정하는, 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 액추에이터 모듈에 가해지는 힘 또는 상기 액추에이터 모듈이 변화하는 길이를 센싱하는 센서 모듈을 더 포함하고,
    상기 제어 모듈은, 상기 센싱된 힘 또는 상기 센싱된 길이를 기초로 하여 상기 디스플레이에서 디스플레이된 가상 객체를 변형시키는, 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 센서 모듈은,
    상기 액추에이터 모듈에 가해지는 힘을 센싱하는 힘 센서 또는 상기 액추에이터 모듈이 변화하는 길이를 센싱하는 인장 센서를 포함하는, 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 전자석은, 상기 복수의 자기 유변 탄성체의 상부 또는 하부에 각각 위치하는, 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 전자석은, 상기 복수의 자기 유변 탄성체의 좌측 또는 우측에 각각 위치하는, 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 제11항에 있어서,
    상기 액추에이터 모듈과 연결되고, 상기 액추에이터 모듈과 상기 케이스 사이에 위치하여 케이스와의 정전기적 인력을 이용한 마찰력을 생성하는 유전 탄성체를 더 포함하는, 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 액추에이터 모듈은,
    다차원 배열로 배치된 복수의 자기 유변 탄성체를 구비하는, 가상 환경 기반의 촉각 생성 장치.
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